Ch05 GIS软件工程的总体设计-2
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或类似，主要差别仅在于由数据流图到软件结构的映射方法 不同。
21
映射出接收分 支结构的方法： 从事务中心的边 界开始，把沿着 接收流通路的处 理映射成模块；
发送分支的结 构包含一个调度 模块；
然后把数据流 图中的每个活动 流通路映射成与 它的流特征相对 应的结构；
22
五、综合设计 在实际的软件系统中，数据流图往往是变换型和
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月22日星期 四下午7时2分0秒19:02:0020.10.22
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午7时 2分20.10.2219:02October 22, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四7时2分0秒19:02:0022 October 2020
例：汽车数字仪表板的设计
功能：① 通过模 - 数转换实现传感器和微处理机接口； ② 在发光二极管面板上显示数据； ③ 指示每小时英里数(mph)，行驶的里程，每加仑油 行驶的英里数(mpg)等等； ④ 指示加速或减速； ⑤ 如果车速超过55mph ,则发出警告铃声。
11
设计步骤：
第1步：复查基本 系统模型； 第2步：复查并精 化数据流图；
2.下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度 （强度）最 高的是（ ）。 ① 巧合内聚 ② ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间内聚 ③ 功能内聚 ④ 通信内聚
3. 软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手解决
“怎么做”的问题。下面（ ）不属于常用的软件设计方法。
① Jackson方法 ②LCP（Wanier）方法
③ SA方法
事务型的混合体，这就要用综合设计的方法：
一般以“变换分析”为主，“事务分析”为辅进行设计。 先找出主加工，设计出结构图的上层，然后根据数据流 图各部分的结构特点适当地运用“变换分析”或“事务 分析”对下层模块进行设计，可得到初始结构图。
23
设计优化
软件设计人员应该致力于开发能够满足所有功能 和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则 衡量是值得接收的软件。应该在设计的早期阶段尽 量对软件结构进行精化。 注意，结构简单通常既表示设计风格优雅，又表 明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模块化 的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信息 要求的前提下使用最简单的数据结构。
12
第3步 确定 数据流图具有 变换性还是事 务特性；
13
第4步 确定 输入流和输出 流的边界，从 而孤立出变换 中心；
旋转信号
燃料流 传感器信号
读 旋转信
号
SPS
收集和 求平均
确定加 /减速
箭头指示
SPS
产生 加/减速
显示
上箭头 水平线
读和校 核
燃烧流
计算 gph
SPS
转换成 转/分
rpm
rpm
rpm
计算里 程
计算 mph,超
速值
超速值
英里
下箭头
产生里 程显示
显示
gph mph
计算燃 料消耗
mpg
产生 mpg显
示
发出铃
mph
声 铃声
产生 mph显
示
mph显示
mpg显示
19
第7步 使用设计度量和启发式规则对得到的软件结构进一 步精化；
精化后的数字仪表板系统的软件结构
20
四、事务分析 事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同
rpm
计算里 程
计算 mph,超
速值
超速值
英里
下箭头
产生里 程显示
显示
gph mph
计算燃 料消耗
mpg
产生 mpg显
示
发出铃
mph
声 铃声
产生 mph显
示
mph显示
mpg显示
14
第5步 完成“第一级分解” 对于变换流的情况，数据流图被映射成一个特殊的软件
结构，这个结构控制输入、变换和输出等信息处理过程。
计算 里程
加/ 减速 显示
显示 mpg
显示 mph
显示 里程
发出 铃声
读燃料流
读旋转信号
发光二极管显示
未精化的数字仪表板系统的软件结构
18
旋转信号
燃料流 传感器信号
读 旋转信
号
SPS
收集和 求平均
确定加 /减速
SPS
箭头指示
产生 加/减速
显示
上箭头 水平线
读和校 核
燃烧流
计算 gph
SPS
转换成 转/分
然后沿输出通路向外移动， 把输出通路中每个处理映射成 直接或间接受模块 Ce控制的一 个低层模块；
最后把变换中心内的每个处 理映射成受Ct控制的一个模块。
第二级分解的方法
17
数字仪表板 控制
接收传感器 信号
数据转换 控制
驱动仪表板
转换成
rpm
收集sps
计算
gph
确定 加/ 减速
计算 mph
计算 mpg
第二节 软件体系结构设计 一、体系结构
软件体系结构是软件系统中最本质的东西。 良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。 软件的体系结构包含软件构件、构件对外可见的性质以
及它们之间的关系。
1
二、面向数据流的设计
结构化开发方法（Structured Developing Method）由： 结构化分析方法（SA法）、结构化设计方法（SD法）及 结构化程序设计方法（SP法）构成的。
24
六、SD方法小结 SD方法的特点
SD方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构： 根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户需求的 结构图。 为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：
• 将系统分解成许多个黑盒。 • 将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。
用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标准。 给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，
作用范围和控制范围等。
25
SD方法的不足： 对数据结构、文件结构、数据库结构没有考虑充
分。 “高内聚、低耦合”的原则虽已被广为接受，但
这两个概念尚无严格的定义，更无健全的理论基 础。
26
1.DFD中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换 形成一种信息流，这种信息流可分为（ ）两类。 ① 控制流和变换流 ② 变换流和事务流 ③ 事务流和事件流 ④ 事件流和控制流
4
1. 数据流的分类
（1）变换流(Transform Flow)
External representation
Incoming flow
Outgoing flow
Transform flow
Information
Internal representation
Time
5
输入 路径
变换 中心
输出 路径
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。19:02:0019:02:0019:02Thursday, October 22, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2220.10.2219:02:0019:02:00October 22, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月22日下午7时2分20.10.2220.10.22
④SD方法
27
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2220.10.22Thursday, October 22, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。19:02:0019:02:0019:0210/22/2020 7:02:00 PM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2219:02:0019:02Oc t-2022- Oct-20
面向数据流的设计方法又称结构化设计。 结构化设计方法主要完成软件系统的总体结构设计。
2
SD方法的中心任务：把用DFD图表示的系统分析模型方便 地转换为软件结构的设计模型； DFD System Hierarchy
3
三、数据流的分类与面向数据流的设计过程
在软件工程的需求分析阶段，信息流是一个关键考 虑，通常用数据流图描绘信息在系统中加工和流动的情 况。面向数据流的设计方法定义了一些不同的“映射”， 利用这些映射可以把数据流图变换成软件结构。
控制模块 Cm协调下述从 属的控制功能： 输入信息处理控制模块 Ca； 变换中心控制模块Ct； 输出信息处理控制模块 Ce；
第一级分解的方法
15
数字仪表板系统的第一级分解
16
第6步 完成“第二级分解”
所谓第二级分解就是把数据流 图中的每个处理映射成软件结 构中一个适当的模块。
从变换中心的边界开始沿着 输入通路向外移动，把输入通 路中每个处理映射成软件结构 中 Ca控制下的一个低层模块；
变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入 流变换为系统的输出流。
6
（2）事务流(Transaction Flow)
Transaction request T
事务 中心
…
…
… Action paths …
…
当信息流具有明显的 “发射中心”时，可归结 为事务流。
数据沿输入通路到达一 个处理T，这个处理根据 输入数据的类型在若干个 动作序列中选出一个来执 行。
… …
9
2.面向数据流的设计过程
精化数据流图
“事务”
“变换”
流类型
区分事务中心和 数据接收通路
映射成事务结构
区分输入和 输出分支
映射成变换结构
事务分析
用启发式设计规 则精化软件结构
导出接口描述和 全程数据结构
变换分析
复查
详细设计
10
四、变换分析
变换分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步骤把 具有变换流特点的数据流图按预先确定的模式映射成软件 结构。
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午7时2分0秒下 午7时2分19:02:0020.10.22
专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.10.2220.10.2219:0219:02:0019:02:00Oct-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月22日 星期四7时2分0秒Thur sday, October 22, 2020
相信相信得力量。20.10.222020年10月 22日星 期四7时2分0秒20.10.22
谢谢大家！
7
事务型结构的系统基本模型
这类系统的特征，是 具有在多种事务中执行 某类事务的能力。
8
事务中心完成下述任务：
（1）接收输入数据（输入 数据又称为事务）； （2）分析每个事务以确定 它的类型； （3）根据事务类型选取一 条活动通路。
Transaction request
T
事 务 中 心
…
…
… Action paths
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映射出接收分 支结构的方法： 从事务中心的边 界开始，把沿着 接收流通路的处 理映射成模块；
发送分支的结 构包含一个调度 模块；
然后把数据流 图中的每个活动 流通路映射成与 它的流特征相对 应的结构；
22
五、综合设计 在实际的软件系统中，数据流图往往是变换型和
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月22日星期 四下午7时2分0秒19:02:0020.10.22
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午7时 2分20.10.2219:02October 22, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四7时2分0秒19:02:0022 October 2020
例：汽车数字仪表板的设计
功能：① 通过模 - 数转换实现传感器和微处理机接口； ② 在发光二极管面板上显示数据； ③ 指示每小时英里数(mph)，行驶的里程，每加仑油 行驶的英里数(mpg)等等； ④ 指示加速或减速； ⑤ 如果车速超过55mph ,则发出警告铃声。
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设计步骤：
第1步：复查基本 系统模型； 第2步：复查并精 化数据流图；
2.下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度 （强度）最 高的是（ ）。 ① 巧合内聚 ② ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间内聚 ③ 功能内聚 ④ 通信内聚
3. 软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手解决
“怎么做”的问题。下面（ ）不属于常用的软件设计方法。
① Jackson方法 ②LCP（Wanier）方法
③ SA方法
事务型的混合体，这就要用综合设计的方法：
一般以“变换分析”为主，“事务分析”为辅进行设计。 先找出主加工，设计出结构图的上层，然后根据数据流 图各部分的结构特点适当地运用“变换分析”或“事务 分析”对下层模块进行设计，可得到初始结构图。
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设计优化
软件设计人员应该致力于开发能够满足所有功能 和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则 衡量是值得接收的软件。应该在设计的早期阶段尽 量对软件结构进行精化。 注意，结构简单通常既表示设计风格优雅，又表 明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模块化 的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信息 要求的前提下使用最简单的数据结构。
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第3步 确定 数据流图具有 变换性还是事 务特性；
13
第4步 确定 输入流和输出 流的边界，从 而孤立出变换 中心；
旋转信号
燃料流 传感器信号
读 旋转信
号
SPS
收集和 求平均
确定加 /减速
箭头指示
SPS
产生 加/减速
显示
上箭头 水平线
读和校 核
燃烧流
计算 gph
SPS
转换成 转/分
rpm
rpm
rpm
计算里 程
计算 mph,超
速值
超速值
英里
下箭头
产生里 程显示
显示
gph mph
计算燃 料消耗
mpg
产生 mpg显
示
发出铃
mph
声 铃声
产生 mph显
示
mph显示
mpg显示
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第7步 使用设计度量和启发式规则对得到的软件结构进一 步精化；
精化后的数字仪表板系统的软件结构
20
四、事务分析 事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同
rpm
计算里 程
计算 mph,超
速值
超速值
英里
下箭头
产生里 程显示
显示
gph mph
计算燃 料消耗
mpg
产生 mpg显
示
发出铃
mph
声 铃声
产生 mph显
示
mph显示
mpg显示
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第5步 完成“第一级分解” 对于变换流的情况，数据流图被映射成一个特殊的软件
结构，这个结构控制输入、变换和输出等信息处理过程。
计算 里程
加/ 减速 显示
显示 mpg
显示 mph
显示 里程
发出 铃声
读燃料流
读旋转信号
发光二极管显示
未精化的数字仪表板系统的软件结构
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旋转信号
燃料流 传感器信号
读 旋转信
号
SPS
收集和 求平均
确定加 /减速
SPS
箭头指示
产生 加/减速
显示
上箭头 水平线
读和校 核
燃烧流
计算 gph
SPS
转换成 转/分
然后沿输出通路向外移动， 把输出通路中每个处理映射成 直接或间接受模块 Ce控制的一 个低层模块；
最后把变换中心内的每个处 理映射成受Ct控制的一个模块。
第二级分解的方法
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数字仪表板 控制
接收传感器 信号
数据转换 控制
驱动仪表板
转换成
rpm
收集sps
计算
gph
确定 加/ 减速
计算 mph
计算 mpg
第二节 软件体系结构设计 一、体系结构
软件体系结构是软件系统中最本质的东西。 良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。 软件的体系结构包含软件构件、构件对外可见的性质以
及它们之间的关系。
1
二、面向数据流的设计
结构化开发方法（Structured Developing Method）由： 结构化分析方法（SA法）、结构化设计方法（SD法）及 结构化程序设计方法（SP法）构成的。
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六、SD方法小结 SD方法的特点
SD方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构： 根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户需求的 结构图。 为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：
• 将系统分解成许多个黑盒。 • 将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。
用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标准。 给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，
作用范围和控制范围等。
25
SD方法的不足： 对数据结构、文件结构、数据库结构没有考虑充
分。 “高内聚、低耦合”的原则虽已被广为接受，但
这两个概念尚无严格的定义，更无健全的理论基 础。
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1.DFD中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换 形成一种信息流，这种信息流可分为（ ）两类。 ① 控制流和变换流 ② 变换流和事务流 ③ 事务流和事件流 ④ 事件流和控制流
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1. 数据流的分类
（1）变换流(Transform Flow)
External representation
Incoming flow
Outgoing flow
Transform flow
Information
Internal representation
Time
5
输入 路径
变换 中心
输出 路径
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。19:02:0019:02:0019:02Thursday, October 22, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2220.10.2219:02:0019:02:00October 22, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月22日下午7时2分20.10.2220.10.22
④SD方法
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2220.10.22Thursday, October 22, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。19:02:0019:02:0019:0210/22/2020 7:02:00 PM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2219:02:0019:02Oc t-2022- Oct-20
面向数据流的设计方法又称结构化设计。 结构化设计方法主要完成软件系统的总体结构设计。
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SD方法的中心任务：把用DFD图表示的系统分析模型方便 地转换为软件结构的设计模型； DFD System Hierarchy
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三、数据流的分类与面向数据流的设计过程
在软件工程的需求分析阶段，信息流是一个关键考 虑，通常用数据流图描绘信息在系统中加工和流动的情 况。面向数据流的设计方法定义了一些不同的“映射”， 利用这些映射可以把数据流图变换成软件结构。
控制模块 Cm协调下述从 属的控制功能： 输入信息处理控制模块 Ca； 变换中心控制模块Ct； 输出信息处理控制模块 Ce；
第一级分解的方法
15
数字仪表板系统的第一级分解
16
第6步 完成“第二级分解”
所谓第二级分解就是把数据流 图中的每个处理映射成软件结 构中一个适当的模块。
从变换中心的边界开始沿着 输入通路向外移动，把输入通 路中每个处理映射成软件结构 中 Ca控制下的一个低层模块；
变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入 流变换为系统的输出流。
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（2）事务流(Transaction Flow)
Transaction request T
事务 中心
…
…
… Action paths …
…
当信息流具有明显的 “发射中心”时，可归结 为事务流。
数据沿输入通路到达一 个处理T，这个处理根据 输入数据的类型在若干个 动作序列中选出一个来执 行。
… …
9
2.面向数据流的设计过程
精化数据流图
“事务”
“变换”
流类型
区分事务中心和 数据接收通路
映射成事务结构
区分输入和 输出分支
映射成变换结构
事务分析
用启发式设计规 则精化软件结构
导出接口描述和 全程数据结构
变换分析
复查
详细设计
10
四、变换分析
变换分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步骤把 具有变换流特点的数据流图按预先确定的模式映射成软件 结构。
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午7时2分0秒下 午7时2分19:02:0020.10.22
专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.10.2220.10.2219:0219:02:0019:02:00Oct-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月22日 星期四7时2分0秒Thur sday, October 22, 2020
相信相信得力量。20.10.222020年10月 22日星 期四7时2分0秒20.10.22
谢谢大家！
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事务型结构的系统基本模型
这类系统的特征，是 具有在多种事务中执行 某类事务的能力。
8
事务中心完成下述任务：
（1）接收输入数据（输入 数据又称为事务）； （2）分析每个事务以确定 它的类型； （3）根据事务类型选取一 条活动通路。
Transaction request
T
事 务 中 心
…
…
… Action paths